[發(fā)明專利]磁傳感器以及磁性記錄再現(xiàn)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710089024.9
• 申請日: 2007-03-29
• 公開（公告）號: CN101154705A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐藤利江;水島公一;工藤究
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G01R33/09;G11B5/39
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 徐殿軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種包含有微型磁性振蕩元件的磁傳感器以及磁性記錄再現(xiàn)裝置。

背景技術(shù)

自從應(yīng)用了巨磁阻效應(yīng)(GMR效應(yīng))的GMR磁頭問世以來，磁性記錄的記錄密度以每年100％的速度得以提高。GMR元件由依序?qū)盈B強(qiáng)磁性層、非磁性層以及強(qiáng)磁性層而成的層疊膜構(gòu)成。GMR元件是一種應(yīng)用了所謂自旋閥(spin-valve)膜的磁阻效應(yīng)的元件，就是說，在GMR元件中，通過向其中一個(gè)強(qiáng)磁性層施加交換偏置而固定磁化方向，同時(shí)通過外部磁場使另一個(gè)強(qiáng)磁性層的磁化方向發(fā)生變化，將二個(gè)強(qiáng)磁性層的磁化方向之間的相對角度的變化作為電阻值的變化進(jìn)行檢測。目前的現(xiàn)有技術(shù)中，在自旋閥膜的膜面內(nèi)方向通電，并檢測電阻變化的CIP(Current?In?Plane)-GMR元件以及對自旋閥膜膜面在垂直方向通電，并檢測電阻變化的CPP(Current?Perpendicular?toplane)-GMR元件已經(jīng)問世。CIP-GMR元件和CPP-GMR元件的磁阻比(MR比)均為百分之幾左右，其記錄密度據(jù)認(rèn)為能夠達(dá)到200Gbit/inch2左右。

為了能夠更加提高磁性記錄密度，應(yīng)用隧道磁阻效應(yīng)(TMR效應(yīng))的TMR元件也已問世。TMR元件由層疊強(qiáng)磁性層、絕緣體和強(qiáng)磁性層而成的層疊膜構(gòu)成，通過在強(qiáng)磁性層之間施加電壓，產(chǎn)生隧道電流。在TMR元件中，利用隧道電流的大小隨上下的強(qiáng)磁性層的磁化方向而變化這一現(xiàn)象，將磁化的相對角度的變化作為隧道電阻值的變化進(jìn)行檢測。該元件的MR比最大可以達(dá)到50％左右。TMR元件與GMR元件相比，由于MR比增大，所以能夠獲得更大的信號電壓。

可是，TMR元件存在以下問題，即隨著信號電壓的增大，除了純粹的信號分量增大以外，由散粒噪聲引起的噪聲分量也會增大，從而無法得到理想的S/N比(信噪比)。散粒噪聲起因于電子以不規(guī)則的方式通過隧道障壁時(shí)所產(chǎn)生的電流的波動(dòng)，其大小與隧道電阻值的平方根成比例增大。因此，為了抑制散粒噪聲，得到必要的信號電壓，需要減小隧道絕緣層的厚度，以減小隧道電阻。

此外，為了提高記錄密度，元件的尺寸需要減小到與記錄位(recording?bit)同樣程度的大小。所以，越要實(shí)現(xiàn)高密度，越需要減小隧道絕緣層的隧道電阻，也就是說，越需要減小隧道絕緣層的厚度。為了實(shí)現(xiàn)300Gbit/inch²的記錄密度，需要將隧道結(jié)合電阻降低到1Ω·cm²以下。如果換算成Al-O(氧化鋁膜)隧道絕緣層的膜厚，則必須形成厚度相當(dāng)于2層原子厚度的隧道絕緣層。由于隧道絕緣層的厚度越薄，上下電極之間越容易產(chǎn)生短路，從而導(dǎo)致MR比降低，所以元件制造方面的困難程度急劇提高。由于上述原因，據(jù)認(rèn)為TMR元件的記錄密度的極限為300Gbit/inch²。

上述元件從廣義上來說，均應(yīng)用了磁阻效應(yīng)，但在上述元件中均存在的磁性白噪聲(white?noise)的問題不容忽視。該噪聲與上述的散粒噪聲等電噪聲不同，其起因在于磁化的熱波動(dòng)，因此隨著元件的微型化，該噪聲將成為主要噪聲。據(jù)認(rèn)為，在記錄密度超過500Gbpsi的元件中，該噪聲將超過電噪聲。為了避免出現(xiàn)上述磁性白噪聲，以進(jìn)一步提高磁性記錄的記錄密度。日本國發(fā)明專利特開2006-86508號公報(bào)等公開了一種采用微型磁性振蕩元件的磁傳感器。該微型磁性振蕩元件，與現(xiàn)有的GMR型元件相比，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的靈敏度。可是，在該采用微型磁性振蕩元件的磁傳感器中存在以下問題。即，在該微型磁性振蕩元件中，需要將傳感部分的磁性體加工成與記錄介質(zhì)的記錄位的大小大致相當(dāng)(膜厚方向?yàn)槲粚挾龋_口幅度為磁軌寬度)，因此，為了實(shí)現(xiàn)高記錄密度而將元件加工成柱狀的細(xì)微化加工技術(shù)的困難度很大。此外，還存在磁性熱噪聲會導(dǎo)致SN比降低的問題。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在細(xì)微化加工技術(shù)困難及磁性熱噪聲引起的SN比下降的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是考慮到上述情況而做出的，其目的是提供一種磁傳感器，該磁傳感器的傳感部分的磁性層疊膜不需要加工成柱狀，并且能夠檢測到微小區(qū)域的磁場，能夠減輕因元件微小化而產(chǎn)生的磁性熱噪聲導(dǎo)致SN比下降的情況。